סוגי מעבד ומהירויות

המעבד הוא המרכיב של המחשב האישי שמבצע את עיבוד הנתונים בפועל. זוהי יחידת עיבוד מרכזית (CPU) שמתאימה למיקרו-שבב, ויש לה מעגל מיתוג מורכב מאוד שמבצע הוראות פשוטות מהר מאוד.

חבילת המעגלים המשולבים של המעבד מכילה שבב סיליקון המכיל מיליוני טרנזיסטורים ורכיבים אחרים העשויים מחומר זה. מכיוון שהטרנזיסטורים של השבב הם קטנים מאוד, אפילו כמות קטנה של זרם מתח גבוה (כמו חשמל סטטי) עלולה להרוס שבב.

מסיבה זו, יש לטפל בכל המעגלים המשולבים בקנה מידה גדול באופן שממזער את האפשרות להלם חשמלי סטטי.

עם כל כך הרבה מעגלים המאוחסנים באזור כה קטן, המיקרו-שבבים מייצרים חום רב ודורשים מערכות קירור כדי למנוע התחממות יתר של השבב. על לוחות אם למחשב, שבב ה- CPU מכוסה על ידי גוף קירור גדול וסופי מסיבי כדי לאפשר לזרימת אוויר ממאווררי הקירור להוביל את החום.

באופן כללי, אנו יכולים לומר שמעבד מיקרו הוא מעבד המשולב בשבב סיליקון קטן המורכב מאלפי רכיבים קטנים כמו דיודות, טרנזיסטורים ונגדים, הפועלים יחד.

סוגי מעבד

שניהם אינטל וגם AMD מייצרים מעבדים למגוון מערכות. אינטל מייצרת את משפחות המעבדים Core, Pentium, Atom ו- Celeron עבור מחשבים שולחניים, ואילו בצד השני אנו מוצאים, בין השאר, מעבדי AMD Athlon, Sempron ו- Ryzen.

לכל מעבד המיוצר על ידי אינטל או AMD יש פונקציות ספציפיות ומספק מערכות ספציפיות, כגון מחשבים אישיים או תחנות עבודה במשרד. כל מעבד מסתגל למחשב ספציפי, בין אם הוא מורכב, בנוי מאפס או מעודכן.

המעבד הנפוץ ביותר במחשבים מיוצר על ידי אינטל. מאז שיבמ בחרה בשבב אינטל 8088 עבור מחשב ה- IBM המקורי, רוב שיבוטי המחשבים האישיים השתמשו בכל אחד ממעבדי הסדרה של אינטל.

סדרת המחשבים המקינטוש של אפל השתמשה במקור בסדרת המעבדים של מוטורולה 68000. אבל מעבדי מוטורולה משתמשים במערכת הוראות שונה מזו של מעבדי אינטל, כך שלא קל להריץ תוכנת מחשב במחשב Mac ולהיפך (אבל העברת קבצי נתונים אינה בעיה.)

להלן סוגים שונים של מעבדים מיקרו.

מעבד 8085

תמונה דרך ויקיפדיה

מעבד המיקרו 8085 תוכנן על ידי אינטל בשנת 1977 בעזרת טכנולוגיית NMOS.

התצורות של מיקרו-מעבד זה הם אוטובוס הנתונים של 8 סיביות, אוטובוס הכתובת של 16 סיביות, שיכול לתת מענה עד 64 קילובייט, מונה 16 סיביות ומצביע ערימה (SP). הרישומים של שישה סיביות מסודרים בצמד BC, DE ו- HL. המעבד 8085 דורש ספק כוח 5 וולט.

מעבד 8086

תמונה דרך ויקיפדיה

מעבד מיקרו זה תוכנן גם על ידי אינטל. זהו מעבד 16 סיביות עם 20 קווי אוטובוס כתובת ו 16 קווי נתונים עם אחסון של 1MB. מעבד המיקרו 8086 מורכב ממערכת הוראות חזקה המאפשר לבצע פעולות כמו כפל וחלוקה בקלות.

למעבד 8086 יש שני מצבי פעולה שהם המצב המרבי ומצב הפעולה המינימלי. מצב ההפעלה המרבי משמש למערכת הכוללת מספר מעבדים. מצב ההפעלה המינימלי משמש למערכת עם מעבד יחיד. להלן מאפייני המאפיין של המעבד הזה.

תכונות של מעבד 8086

המאפיינים החשובים ביותר של המעבד הם הבאים:

כדי לשפר את הביצועים של מעבד מיקרו זה ישנם שני תהליכים בצינורות שנמצאים בשלב של קבלת הוראות וביצוע.מחזור האחזור יכול להעביר את הנתונים ב 6 בתים של הוראות ואוחסנים בשורה אחת. שלב הביצוע אחראי מעבד מיקרו 8086 מורכב מ- 2900 טרנזיסטורים וכולל 256 הפרעות וקטוריות.

מהירות שעון במעבד מיקרו

מהירות השעון נמדדת ביחידות מחזורים בשנייה, המכונה הרץ (הרץ). לוחות מחשב ומעבדי CPU פועלים במהירות של מיליונים ומיליארדי הרץ, מגהרטץ (MHz) וגיגה הרץ (GHz).

מעבדי אינטל ו- AMD משתמשים בעיצובים פנימיים שונים, ולכן השוואה, למשל, מעבד AMD 2.4 GHz עם מעבד AMD 3.0 GHz מעידה כי מעבד AMD 3.0 GHz פועל מהר יותר; אולם השוואה בין שני מעבדי 2.4GHz המיוצרים על ידי AMD ואינטל לא מצביעים על מי עובד מהר יותר.

על מנת לעבוד, המעבד מחלק משימה למספר שלבים. בדרך כלל, מעבדי אינטל מריצים שלבים רבים יותר, ולכן הם עובדים יותר ולוקחים זמן רב יותר ממעבדי AMD כדי להשלים משימות.

השבבים הדיגיטליים בלוח האם נשמרים מסונכרנים זה עם זה על ידי אות השעון (רצף של פולסים) בלוח האם.

אתה יכול לחשוב על זה כ"פעימות לב "של המחשב. ככל שהשעון מתקתק מהר יותר, כך המחשב יפעל מהר יותר; אך השעון אינו יכול לרוץ מהר יותר ממהירות השבבים, מכיוון שבמקרה זה הם ייכשלו.

ככל שהטכנולוגיה של השבבים השתפרה, המהירות שבה שבבים יכולים לרוץ האיצה. המעבד פועל מהר יותר משאר לוח האם (המסנכרן בשבריר מהירות המעבד).

שפר את המהירות

עם זאת, כשאתה מחפש אחר מעבד בשוק, יש רשימה של דברים שצריך לקחת בחשבון. באופן מסורתי, הדבר היחיד שרוב הצרכנים רואים הוא כוחו המלא של ג'יגארץ.

רבים מאותם אנשים בטח אפילו לא יודעים מה המשמעות של זה (זה מספר מחזורי השעון שמעבד משלים בשנייה, במיליארדים), אבל זה דבר שקל להשוות.

השנים האחרונות הביאו מאפיין נוסף: מהירות הגברה. לרוב יחידות הגרפיקה והעיבוד כוללות כיום מהירות שעון ו"מהירות דחיפה ". אינטל קוראת לטורבו בוסט זה; AMD מכנה זאת Boost Clock.

טכנולוגיית המעבד החדשה הזו משפרת אוטומטית את הביצועים, מגדילה את מהירות הליבות ובכך משיגת יעילות טובה יותר.

סיווג מעבד

בעיקרון מתקבלות 5 סיווגים של מעבדי מיקרו:

CISC

ניתן לבצע הזמנות בשילוב עם פעילויות אחרות בדרגה נמוכה. זה בעיקר מבצע את משימת העלאת, הורדה ושחזור נתונים מכרטיס הזיכרון וממנו. מלבד זאת, הוא גם עושה חישובים מתמטיים מורכבים בתוך פקודה יחידה.

מעבד זה נועד לצמצם את מספר ההוראות לתוכנית ולהתעלם ממספר המחזורים לפי הוראות. המהדר משמש לתרגום שפה ברמה גבוהה לשפה ברמת ההרכבה, מכיוון שאורך הקוד קצר יחסית ומשמש זיכרון RAM נוסף לאחסון ההוראות.

ארכיטקטורת מעבד CISC

זה נועד להוריד את עלות הזיכרון, מכיוון שנדרש אחסון רב יותר בתוכניות גדולות, וכתוצאה מכך עלות זיכרון גבוהה יותר. כדי לחרוג ממספר ההוראות הזה לכל תוכנית, תוכלו להפחית את מספר ההוראות על ידי שילוב הפעולות בהוראות יחידה.

תכונות מעבד CISC

מעבד זה מורכב ממצבי פניה שונים:

יש לו מספר גדול של הוראות דרוש מספר מחזורים כדי לבצע הוראה ההיגיון בקידוד ההוראות מורכב מצבי כתובת מרובים כאשר נדרשת הוראות.

סיכון

RISC הוא קיצור למחשב של ערכת ההוראות המופחתת ונועד להפחית את זמן הביצוע על ידי פשט מערך ההוראות של המחשב.

סוגים אלה של שבבים מיוצרים על בסיס הפונקציה בה המעבד יכול לבצע משימות קטנות במסגרת פקודה מסוימת. בדרך זו, השלם פקודות נוספות בקצב מהיר יותר.

במעבד המיקרו, כל קבוצת הוראות דורשת מחזור שעון אחד בלבד כדי ליישם את התוצאה בזמן ריצה אחיד. לכן זה מפחית את היעילות עבור שורות קוד רבות יותר, ולכן הוא דורש זיכרון RAM נוסף בכדי לאחסן את ההוראות. המהדר משמש להמרת הוראות שפה ברמה גבוהה לשפת מחשב.

ארכיטקטורת מעבד RISC

מעבד מסוג זה משמש למערך ההוראות המותאם במיוחד, ויישומי מעבד RISC מיועדים להתקנים ניידים בגלל יעילות האנרגיה שלהם. מאפייני מעבד זה מוסברים להלן.

תכונות מעבד RISC

חלק מהתכונות העיקריות והחשובות של מעבד RISC הם כדלקמן:

במעבד RISC יש הוראות פשוטות מורכב ממספר הרשמות ופחות טרנזיסטורים כדי לגשת למיקום הזיכרון השתמש בהוראות עומס וחנות מעבד זה כולל זמן ריצה של מחזור

שופרסל

זהו מעבד שמעתיק את החומרה למעבד כדי לבצע משימות מרובות בו-זמנית. הם יכולים לשמש לחשבון וכמכפילים. יש להם יחידות הפעלה מרובות ולכן הם מבצעים יותר מפקודה אחת, ומנפיקים כל הזמן הוראות רבות ליחידות הפעלה מיותרות בתוך המעבד.

ASIC

הוא משמש למטרות ספציפיות ולא למטרות כלליות. בהתחלה, ASICs השתמשו בטכנולוגיית מטריצת דלתות. לרוב יש במעבדי ASIC מודרניים מעבדי 32 סיביות, פלאש, חסימות זיכרון RAM, ROM, EEPROM, כמו גם סוגים אחרים של מודולים.

DSP (מעבד איתות דיגיטלי)

הם משמשים לקידוד ופענוח של סרטונים או להמרת סרטונים דיגיטליים לאנלוגיים ואנלוגיים לדיגיטליים. הם זקוקים למעבד מיקרו שמצוין בחישובים מתמטיים. השבבים במעבד זה משמשים בסונארים, מכ"מים, ציוד קול קולנוע ביתי, טלפונים ניידים וטלוויזיות.

אנו ממליצים לקרוא כיצד לבחור מעבד במהירות ובקלות

הרכיבים הנדרשים למעבד זה הם זיכרון מתוכנת, זיכרון נתונים, כניסה / פלט ומנוע מחשב. מעבד זה נועד לעבד את האות האנלוגי באופן דיגיטלי. תהליך זה נעשה במרווחים קבועים וממיר את המתח לצורה דיגיטלית.

היישומים של מעבד זה הם הפקת סאונד ומוזיקה, עיבוד אותות וידיאו והאצה של גרפיקה דו-ממדית ותלת-ממדית. הדוגמה של מעבד זה היא TMS320C40.

מעבדים מיוחדים

מעבדים מיוחדים מיועדים לכמה מעבדים מיוחדים וחלקם מוסברים להלן.

מעבד

זה יכול להתמודד עם הפונקציה המעשית פעמים רבות מהר יותר ממעבדי מיקרו רגילים. הדוגמה של מעבד העבודה היא מעבד המתמטיקה, וחלקם 8087, המשמש יחד עם 8086; 80287, המשמש עם 80286; ו- 80387, המשמש יחד עם 80386.

מעבד קלט / פלט

למעבד זה יהיה זיכרון מקומי משלו. הוא משמש לשליטה במכשירי קלט / פלט בהשתתפות המעבד. דוגמאות למעבד הקלט / פלט הם שליטת DMA, בקרת מקלדת ועכבר, בקרת תצוגה גרפית ובקרת יציאת SCSI.

משדר

למעבד זה יש גם זיכרון מקומי משלו ויש לו קישורים לחיבור משדר אחד למשנהו לתקשורת בין מעבדים.

המשמש משמש למערכת המעבדים הבודדים או ניתן לחבר אותו לקישורים חיצוניים כדי להפחית את עלויות הבנייה ולהגדיל את הביצועים. כמה דוגמאות למעבד זה הם מעבדי נקודה צפה כמו T800, T805 ו- T9000.

האם המהירות חשובה?

כל גורם חשוב והמהירות לא הייתה עושה פחות. אך איננו יכולים להשוות את המהירות (GHz או MHz) בין ארכיטקטורות שונות. זו טעות להשוות בין פנטיום 4 לבין 2.8 ג'יגה הרץ עם פנטיום של השנים האחרונות באותה תדר. הקפיצה האבולוציונית ב- IPC (הוראות למחזור) היא תהומית.

הדבר הנכון ביותר יהיה לסווג כל מעבד לפי הקטגוריה שלו. כמו כן, אנו יכולים למצוא מקרים שבגלל "תקציב הדוק" הצטיידו במחשב שלכם במעבד נמוך ונמשיך למשוך אותו עד שתשדרגו למוצר מתקדם יותר.

Intel Pentium & Celeron / AMD Ryzen 3 / APU

מעבדים עם מהירות זו הם אידיאליים לפעילויות בסיסיות ביום-יום, למשל: דוא"ל, גלישה באינטרנט, חבילת משרדים ואפילו ביצועים מעולים כמרכזי מדיה / HTPC. במקרה של הפנטיום, Ryzen 3 ו- APU יכולים לתת ביצועים מעולים שמשחקים ברזולוציה של 720p או 1080 אם הם מצוידים בכרטיס גרפי הגון.

Intel Core i3 / AMD Ryzen 5 Quad Core

מגוון המהירויות הזה מתאים באופן מושלם לגלישה באינטרנט, לעבודה עם דוא"ל, להפעלת תוכניות עסקיות כמו מערכות ניהול חולים ולריבוי משימות באופן כללי. קטגוריה זו עובדת היטב למחשב המשרדי הממוצע או למשתמשים שלא רוצים לבזבז הרבה כסף על מחשב המשחקים שלהם אך רוצים לשדרג את המחשב שלהם בעתיד.

נכון לעכשיו לדור השמיני של Intel Core i3 יש 4 ליבות שמעניקות לנו יתרון לביצועים (לעומת הדור השביעי) ויכולות להעניק לנו שמחות רבות עם Nvidia GTX 1050 Ti 3 או 6 GB או GTX 1060. מעניין גם AMD Ryzen 5 1400 בעל ריבוע הליבה שעובד טוב מאוד כמו מעבד 4 × 4. בעוד AMD Ryzen 5 1600 / 1600X מושלמים למשחקים וסטרימינג, מכיוון שלא קשה מאוד לגזום מהם במהירות של 3.9 או 4 ג'יגה הרץ.

אינטל Core i5 / Intel Core i7 ו- AMD Ryzen 7

בתוך פלטפורמת המיינסטרים נמצאים החלק העליון של הטווח. אם אתה זקוק למחשב סופר עוצמתי, אידיאלי לשחק בדרישות הגבוהות ביותר, לעבוד עם מסדי נתונים סופר עוצמתיים ועריכת מולטימדיה, יהיה עליך מחשב בעל ביצועים גבוהים. באופן אישי, סדרת ה- Intel Core i7 ו- AMD Ryzen 7 מהדור השמיני (עם אובר שעון של 3.8 או 4 ג'יגה הרץ) נותנות ביצועים אכזריים למשחקים ועבודה.

ללא ספק, הם אופציה נהדרת לפלטפורמה נלהבת כמו Intel Core i9 או Threadripper AMD עם כמות גבוהה בהרבה. בכך אנו מסיימים את המאמר שלנו על כל הפרטים שכדאי לדעת על מעבדים. ביניהם הסוגים הקיימים והמהירויות?